Fundamentos de bases de datos

673 Pages·2015·10.111 MB·Spanish

by  Abraham Silberschatz

Fundamentos de bases de datos
Sexta edición
Abraham Silberschatz
Universidad de Yale
Henry F. Korth
Universidad de Lehigh
S. Sudarshan
Instituto Tecnológico Indio, Bombay
Revisión técnica
Jesús Sánchez Allende
Universidad Alfonso X El Sabio (Madrid)
MADRID - BOGOTÁ - BUENOS AIRES - CARACAS - GUATEMALA - LISBOA
MÉXICO - NUEVA YORK - PANAMÁ - SAN JUAN - SANTIAGO - SÃO PAULO
AUCKLAND - HAMBURGO - LONDRES - MILÁN - MONTREAL - NUEVA DELHI - PARÍS
SAN FRANCISCO - SÍDNEY - SINGAPUR - ST. LOUIS - TOKIO - TORONTO
Traducción: Pilar Moreno Díaz
Fundamentos de bases de datos, sexta edición
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28023 Aravaca (Madrid)
Traducido de la sexta edición en inglés de DATABASE SYSTEM CONCEPTS,
by Silberschatz, Abraham, 6th ed. © 2011 by The McGraw-Hill Companies, Inc.
Todos los derechos reservados.
ISBN: 978-0-07-352332-3
ISBN: 978-84-481-9033-0
Depósito legal: M-12103-2014
Editora: Cristina Sánchez Sáinz-Trápaga
Director Gerente Universidad y Profesional: Norberto Rosas Gómez
Director General España y Portugal: Álvaro García Tejeda
Diseño de cubierta: Cian Network
Composición: www.dfrente.es
Impresión: XXX
IMPRESO EN ESPAÑA- PRINTED IN SPAIN
En memoria de mi padre, Joseph Silberschatz, de mi madre, Vera Silberschatz,
y de mis abuelos, Stepha y Aaron Rosenblum.
Avi Silberschatz
A mi esposa, Joan, mis hijos, Abigail y Joseph, y mis padres, Henry y Frances.
Hank Korth
A mi esposa, Sita, mis hijos, Madhur y Advaith, y mi madre, Indira.
S. Sudarshan

Contenidos
Capítulo 1. Introducción
1.1. Aplicaciones de los sistemas de bases de datos 1 1.11. Bases de datos específicas 12
1.2. Propósito de los sistemas de bases de datos 2 1.12. Usuarios y administradores de bases de datos 13
1.3. Visión de los datos 3 1.13. Historia de los sistemas de bases de datos 13
1.4. Lenguajes de bases de datos 5 1.14. Resumen 15
1.5. Bases de datos relacionales 6 Términos de repaso 15
1.6. Diseño de bases de datos 7 Ejercicios prácticos 16
1.7. Almacenamiento de datos y consultas 9 Ejercicios 16
1.8. Gestión de transacciones 10 Herramientas 16
1.9. Arquitectura de las bases de datos 10 Notas bibliográficas 16
1.10. Minería y análisis de datos 12
Parte 1. Bases de datos relacionales
Capítulo 2. Introducción al modelo relacional
2.1. La estructura de las bases de datos relacionales 19 2.7. Resumen 25
2.2. Esquema de la base de datos 20 Términos de repaso 25
2.3. Claves 21 Ejercicios prácticos 25
2.4. Diagramas de esquema 23 Ejercicios 26
2.5. Lenguajes de consulta relacional 23 Notas bibliográficas 26
2.6. Operaciones relacionales 23
Capítulo 3. Introducción a SQL
3.1. Introducción al lenguaje de consultas SQL 27 3.9. Modificación de la base de datos 43
3.2. Definición de datos de SQL 27 3.10. Resumen 46
3.3. Estructura básica de las consultas SQL 29 Términos de repaso 46
3.4. Operaciones básicas adicionales 34 Ejercicios prácticos 46
3.5. Operaciones sobre conjuntos 36 Ejercicios 48
3.6. Valores nulos 37 Herramientas 49
3.7. Funciones de agregación 38 Notas bibliográficas 49
3.8. Subconsultas anidadas 40
Capítulo 4. SQL intermedio
4.1. Expresiones de reunión 51 4.7. Resumen 67
4.2. Vistas 55 Términos de repaso 68
4.3. Transacciones 57 Ejercicios prácticos 68
4.4. Restricciones de integridad 58 Ejercicios 69
4.5. Tipos de datos y esquemas de SQL 61 Notas bibliográficas 69
4.6. Autorización 64
vi Contenidos
Capítulo 5. SQL avanzado
5.1. Acceso a SQL desde lenguajes de programación 71 5.7. Resumen 93
5.2. Funciones y procedimientos 77 Términos de repaso 93
5.3. Disparadores 80 Ejercicios prácticos 93
5.4. Consultas recursivas ** 83 Ejercicios 94
5.5. Características de agregación avanzadas ** 85 Notas bibliográficas 95
5.6. OLAP** 88 Herramientas 96
Capítulo 6. Lenguajes formales de consulta relacional
6.1. El álgebra relacional 97 Términos de repaso 111
6.2. El cálculo relacional de tuplas 107 Ejercicios prácticos 111
6.3. El cálculo relacional de dominios 109 Ejercicios 112
6.4. Resumen 110 Notas bibliográficas 113
Parte 2. Diseño de bases de datos
Capítulo 7. Diseño de bases de datos y el modelo E-R
7.1. Visión general del proceso de diseño 117 7.9. Notaciones alternativas para el modelado
7.2. El modelo entidad-relación 118 de datos 137
7.3. Restricciones 121 7.10. Otros aspectos del diseño de bases de datos 140
7.4. Eliminar atributos redundantes de un conjunto 7.11. Resumen 142
de entidades 123 Términos de repaso 142
7.5. Diagramas entidad-relación 124 Ejercicios prácticos 143
7.6. Reducción a esquemas relacionales 128 Ejercicios 144
7.7. Aspectos del diseño entidad-relación 131 Herramientas 145
7.8. Características del modelo E-R extendido 133 Notas bibliográficas 145
Capítulo 8. Diseño de bases de datos y el modelo E-R
8.1. Características de los buenos 8.7. Más formas normales 161
diseños relacionales 147 8.8. Proceso de diseño de la base de datos 162
8.2. Dominios atómicos y la primera forma normal 149 8.9. Modelado de datos temporales 163
8.3. Descomposición mediante dependencias 8.10. Resumen 165
funcionales 149 Términos de repaso 165
8.4. Teoría de las dependencias funcionales 153 Ejercicios prácticos 166
8.5. Algoritmos de descomposición 157 Ejercicios 167
8.6. Descomposición mediante dependencias Notas bibliográficas 168
multivaloradas 160
Capítulo 9. Diseño y desarrollo de aplicaciones
9.1. Interfaces de usuario y programas 9.8. Cifrado y sus aplicaciones 185
de aplicación 169 9.9. Resumen 188
9.2. Fundamentos de la web 170 Términos de repaso 189
9.3. Servlets y JSP 173 Ejercicios prácticos 189
9.4. Arquitecturas de aplicación 176 Ejercicios 190
9.5. Desarrollo rápido de aplicaciones 179 Sugerencias de proyectos 191
9.6. Rendimiento de la aplicación 181 Herramientas 192
9.7. Seguridad de las aplicaciones 181 Notas bibliográficas 192
Contenidos vii
Parte 3. Almacenamiento de datos y consultas
Capítulo 10. Almacenamiento y estructura de archivos
10.1. Visión general de los medios físicos 10.7. Almacenamiento con diccionarios de datos 210
de almacenamiento 195 10.8. Memoria intermedia de la base de datos 211
10.2. Discos magnéticos y almacenamiento flash 196 10.9. Resumen 213
10.3. RAID 200 Términos de repaso 213
10.4. Almacenamiento terciario 205 Ejercicios prácticos 214
10.5. Organización de los archivos 206 Ejercicios 215
10.6. Organización de los registros en archivos 208 Notas bibliográficas 215
Capítulo 11. Indexación y asociación
11.1. Conceptos básicos 217 11.9. Índices de mapas de bits 242
11.2. Índices ordenados 217 11.10. Definición de índices en SQL 243
11.3. Archivos de índices de árboles B+ 222 11.11. Resumen 244
11.4. Extensiones de los árboles B+ 230 Términos de repaso 245
11.5. Accesos bajo varias claves 233 Ejercicios prácticos 245
11.6. Asociación estática 234 Ejercicios 246
11.7. Asociación dinámica 237 Notas bibliográficas 247
11.8. Comparación entre la indexación ordenada
y la asociación 241
Capítulo 12. Procesamiento de consultas
12.1. Descripción general 249 12.7. Evaluación de expresiones 262
12.2. Medidas del coste de una consulta 250 12.8. Resumen 265
12.3. Operación selección 251 Términos de repaso 265
12.4. Ordenación 253 Ejercicios prácticos 266
12.5. Operación reunión 254 Ejercicios 267
12.6. Otras operaciones 261 Notas bibliográficas 267
Capítulo 13. Optimización de consultas
13.1. Visión general 269 13.7. Resumen 286
13.2. Transformación de expresiones relacionales 271 Términos de repaso 286
13.3. Estimación de las estadísticas Ejercicios prácticos 287
de los resultados de las expresiones 274 Ejercicios 288
13.4. Elección de los planes de evaluación 278 Notas bibliográficas 289
13.5. Vistas materializadas 282
**
13.6. Temas avanzados de optimización
de consultas 284
**
Parte 4. Gestión de transacciones
Capítulo 14. Transacciones
14.1. Concepto de transacción 293 14.9. Implementación de niveles de aislamiento 302
14.2. Un modelo simple de transacciones 294 14.10. Transacciones como sentencias de SQL 304
14.3. Estructura de almacenamiento 295 14.11. Resumen 305
14.4. Atomicidad y durabilidad de las transacciones 295 Términos de repaso 306
14.5. Aislamiento de transacciones 297 Ejercicios prácticos 306
14.6. Secuencialidad 299 Ejercicios 307
14.7. Aislamiento y atomicidad de transacciones 301 Notas bibliográficas 307
14.8. Niveles de aislamiento de transacciones 302
viii Contenidos
Capítulo 15. Control de concurrencia
15.1. Protocolos basados en el bloqueo 309 15.9. Niveles débiles de consistencia en la práctica 326
15.2. Tratamiento de interbloqueos 314 15.10. Concurrencia en las estructuras de índices** 328
15.3. Granularidad múltiple 316 15.11. Resumen 330
15.4. Protocolos basados en marcas temporales 318 Términos de repaso 331
15.5. Protocolos basados en validación 320 Ejercicios prácticos 332
15.6. Esquemas multiversión 321 Ejercicios 333
15.7. Aislamiento de instantáneas 322 Notas bibliográficas 334
15.8. Operaciones para insertar y borrar,
y lectura de predicados 324
Capítulo 16. Sistema de recuperación
16.1. Clasificación de los fallos 335 16.8. ARIES 349
**
16.2. Almacenamiento 335 16.9. Sistemas remotos de copias de seguridad 352
16.3. Recuperación y atomicidad 337 16.10. Resumen 353
16.4. Algoritmo de recuperación 341 Términos de repaso 354
16.5. Gestión de memoria intermedia 343 Ejercicios prácticos 355
16.6. Fallo con pérdida de almacenamiento no volátil 345 Ejercicios 356
16.7. Liberación rápida de bloqueos Notas bibliográficas 357
y operaciones de deshacer lógicas 345
Parte 5. Arquitectura de sistemas
Capítulo 17. Arquitecturas de los sistemas de bases de datos
17.1. Arquitecturas centralizadas y cliente-servidor 361 17.6. Resumen 372
17.2. Arquitecturas de sistemas servidores 363 Términos de repaso 372
17.3. Sistemas paralelos 365 Ejercicios prácticos 373
17.4. Sistemas distribuidos 368 Ejercicios 373
17.5. Tipos de redes 370 Notas bibliográficas 374
Capítulo 18. Bases de datos paralelas
18.1. Introducción 375 18.8. Diseño de sistemas paralelos 383
18.2. Paralelismo de E/S 375 18.9. Paralelismo en procesadores multinúcleo 383
18.3. Paralelismo entre consultas 377 18.10. Resumen 384
18.4. Paralelismo en consultas 377 Términos de repaso 385
18.5. Paralelismo en operaciones 378 Ejercicios prácticos 385
18.6. Paralelismo entre operaciones 382 Ejercicios 386
18.7. Optimización de consultas 382 Notas bibliográficas 387
Capítulo 19. Bases de datos distribuidas
19.1. Bases de datos homogéneas y heterogéneas 389 19.8. Bases de datos distribuidas heterogéneas 403
19.2. Almacenamiento distribuido de datos 389 19.9. Bases de datos en la nube 405
19.3. Transacciones distribuidas 391 19.10. Sistemas de directorio 409
19.4. Protocolos de compromiso 392 19.11. Resumen 412
19.5. Control de concurrencia Términos de repaso 413
en las bases de datos distribuidas 395 Ejercicios prácticos 414
19.6. Disponibilidad 398 Ejercicios 415
19.7. Procesamiento distribuido de consultas 402 Notas bibliográficas 415
Contenidos ix
Parte 6. Almacenes de datos, minería de datos
y recuperación de la información
Capítulo 20. Almacenes de datos y minería de datos
20.1. Sistemas de ayuda a la toma de decisiones 419 20.8. Otros tipos de minería 429
20.2. Almacenes de datos 420 20.9. Resumen 429
20.3. Minería de datos 422 Términos de repaso 430
20.4. Clasificación 422 Ejercicios prácticos 430
20.5. Reglas de asociación 427 Ejercicios 431
20.6. Otros tipos de asociación 428 Herramientas 431
20.7. Agrupamiento 428 Notas bibliográficas 431
Capítulo 21. Recuperación de información
21.1. Descripción general 433 21.9. Directorios y categorías 442
21.2. Clasificación por relevancia según los términos 434 21.10. Resumen 444
21.3. Relevancia según los hipervínculos 435 Términos de repaso 444
21.4. Sinónimos, homónimos y ontologías 438 Ejercicios prácticos 445
21.5. Creación de índices de documentos 439 Ejercicios 445
21.6. Medida de la efectividad de la recuperación 439 Herramientas 445
21.7. Robots de búsqueda e indexación en web 440 Notas bibliográficas 446
21.8. Recuperación de información:
más allá de la clasificación de las páginas 441
Parte 7. Bases de datos especiales
Capítulo 22. Bases de datos orientadas a objetos
22.1. Descripción general 449 22.9. Correspondencia entre el modelo relacional
22.2. Tipos de datos complejos 449 y el orientado a objetos 461
22.3. Tipos estructurados y herencia en SQL 451 22.10. Sistemas orientados a objetos
22.4. Herencia de tablas 452 y sistemas relacionales orientados a objetos 461
22.5. Tipos array y multiconjunto en SQL 453 22.11. Resumen 462
22.6. Identidad de los objetos y tipos de referencia Términos de repaso 462
en SQL 455 Ejercicios prácticos 463
22.7. Implementación Ejercicios 463
de las características O-R 456 Herramientas 464
22.8. Lenguajes de programación persistentes 457 Notas bibliográficas 464
Capítulo 23. XML
23.1. Motivación 465 23.7. Aplicaciones XML 479
23.2. Estructura de los datos XML 467 23.8. Resumen 481
23.3. Esquema de documentos XML 469 Términos de repaso 481
23.4. Consulta y transformación 472 Ejercicios prácticos 482
23.5. La interfaz de programación Ejercicios 483
de aplicaciones de XML 476 Herramientas 483
23.6. Almacenamiento de datos XML 476 Notas bibliográficas 484